结晶学与矿物学课程教学的改革与实践

2015-07-29毕建聪张俊才李长青高丽敏

黑龙江教育·理论与实践 2015年6期

毕建聪，张俊才，李长青，高丽敏

（黑龙江科技大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150027）

“结晶学与矿物学”是地质、材料、物理、化学等学科的重要基础，应用面十分广泛，该课程是后续许多专业课的理论基础。但在学习的过程中，许多同学反映结晶学抽象难懂，矿物学庞杂难记，学习起来难度较大，不同高校及不同专业对该课程的教学内容和教学方法也不尽相同。

就教学方法来讲，概括起来主要有两种倾向，有的注重形象直观；有的注重数学逻辑。这两种教学方法各有优缺点，前者对建立晶体对称理论中的空间概念是非常有帮助的，且对于初学者容易接受，但它缺乏对空间转换的理性认识；后者可以对空间操作进行运算，提高对空间转换的理性认识，但如果空间概念还没有建立起来，则很难理解运算过程中的真正空间涵义。就教学内容来讲，化学类专业偏重于结晶学部分，而地质类专业偏重于矿物学部分，还有一些根据自身情况做出适当取舍。

针对无机非金属材料工程专业，该课程的教学内容与方法由于各高校对人才培养目标的定位，人才应具有的知识、能力、素质结构，教学内容、课程体系的构件等都有差异，因此找到一种与本专业学生培养方向相适合的教学模式是十分紧迫和必要的。本文从课程的教学手段及教学内容等几个方面进行了改革与实践，以期达到提高教学质量的目的。

一、凝练教学内容，突出核心重点

由于专业设置原因，“结晶学及矿物学”理论学时为34学时，全部内容包括结晶学部分及矿物学部分。据现行教学内容而言，学时较为紧张。怎样充分利用好这34学时的课堂教学，把“结晶学及矿物学”课程中最重要的核心内容讲好讲透，教学内容的选择与设计极其重要。作者根据无机非金属专业特点及培养方案，重新修订了教学大纲，对“结晶学及矿物学”授课的核心内容进行了归纳及改革，使主线核心内容有突出的体现，即无论是对于教还是对于学，都对主体内容明确化。具体改革方法是结晶学部分注重基本理论及概念，使学生打好理论基础。如结晶学部分共包括几何结晶学、晶体化学、晶体物理等的内容。考虑到晶体物理及晶体化学等知识在其他课程里有所掌握，因此减少了这部分的学时，重点讲解几何结晶学的内容，特别是其中的晶体对称部分、晶体定向及结晶学符号等内容。矿物学部分难度较结晶学部分难度小，但涉及范围大，矿物种类繁多，性质多样，学习起来易使学生产生枯燥感，因此矿物学部分的教学注重选择典型矿物的讲授，做到以点带面，这样既突出重点，又避免泛泛讲授的枯燥性。改革调整后的学时分配为结晶学部分16学时，矿物学通论部分8学时，矿物学各论部分10学时。即在保证结晶学基础部分突出重点外，对矿物学部分进行了适当精简，以培养学生兴趣为主，使学生变被动学习为主动学习，避免学习过程中学生产生枯燥之感而引发厌学情绪。从实际授课效果看，效果令人满意。

二、改革传统教学模式，丰富教学手段

在具体教学方式上，改变以前板书为主的授课方式，充分利用各种资源，丰富教学手段。在多媒体教学方面，根据授课内容，利用PowerPoint并结合3DSMAX、3D、Flash、Animator等软件制作了内容完善的多媒体课件，尽力做到了图文并茂，并插入大量生动的动画和视频，使学生学习起来有兴趣，不枯燥。同时充分利用网络资源，收集了大量的典型矿物标本的高质量图片，并将其应用在多媒体教学中，使学生在欣赏多姿多彩的矿物世界的同时，既学到了知识，又培养了学习兴趣。在课堂之外，给同学们提供了一些自主学习网站，供学生课后自学。并适当布置一些额外作业，要求学生自主学习后作答，学生普遍兴趣十足，反响积极，有些学习能力较强的学生不但掌握了课程要求的知识，而且在要求之外还有扩展和提高。在完成教学任务的同时，也使学生的学习能力得到锻炼和提高，视野得到开阔，知识面得到扩展，综合素质得到了提升。部分章节的讲授中，还采用矿物晶体结构模型与矿物标本实物教学分析相结合的方式，晶体结构模型与矿物标本生动直观，极大地提高了学生的学习兴趣。例如，在讲授矿物的物理性质部分，将解理、裂理及断口的矿物标本于课堂上展示，使同学们看得见，摸得着，使原本抽象的概念变得具体，降低了理解记忆的难度，加深并强化了学生对理论知识的理解和掌握。同时课堂上注重启发式讲授、引导及提问，让学生带着思考听课，又在听课中思考。综合来看，丰富多样的教学手段很好地促进并提高了课堂授课质量，取得了良好的教学效果。

三、加强实验及实践教学环节，创造第二课堂

“结晶学及矿物学”课程尤其是矿物学部分，具有很强的实践性，通过实验实践教学可以使学生更牢固的理解和掌握理论知识，因此该课程的实践及实验教学部分就显得极其重要。本门课程共有实验教学20学时。其中结晶学部分3次，包括晶体的宏观对称性、晶体的测量与投影及单形与聚形分析。矿物学部分7次实验，包括矿物的光学性质、矿物的物理性质及矿物学各论部分。在上实验课时，教师对实验方法及实验步骤的讲解力求简明扼要，指导学生分组进行实际操作，使每个学生都能做到，学会。通过严把实验教学关，保证了实验课教学的质量。实验课后，教师逐一认真细致批改学生的实验报告，并总结出共同性问题，再给学生统一讲解。并且在期末考核时将实验成绩计入到总成绩，以促进学生对实验课的重视程度并提高学生实验操作的积极性。

除了利用好实验教学外，还创造和利用各种机会，使学生接受实践教学，开辟第二课堂。例如利用课余时间，组织学生到地质博物馆、矿物展览馆、甚至珠宝玉石商店等地方进行参观，此外还充分利用实习的机会使学生认识了解实习工厂所用的各种矿物原料，使学生对矿物的开采、提炼、加工直道进入工厂供生产使用的整个过程有充分的认识，这样从宏观到微观再到宏观，在实践中不断加深对所学理论知识的理解和认识，并进一步巩固提高。

通过加强实验实践环节及第二课堂的学习，学生充分做到了理论联系实际，既开阔了学生的视野，提高了学习兴趣，更促进了理论教学。

四、结合科研活动，鼓励学以致用

在授课过程中，教师将自己在科研中涉及到与课程相关的内容引入课堂，作为教学实例，与学生分享。例如在讲解晶体的生长部分时，将自己采用提拉法生长晶体的实验过程为同学细致讲述，并将自己制备的晶体材料展示给学生，使学生将所学知识和实际科研应用联系起来，加深了学生对知识的理解，又培养了学生的科研兴趣。同时鼓励学生积极参与学校每年举办的大学生科研立项活动，指导学生进行初步的科学研究，把学到的知识应用到实践中去。